En tant qu'entreprise de lutte contre la pollution, la mission première d'une station d'épuration est de garantir la conformité des effluents aux normes. Cependant, le durcissement des normes de rejet et la vigilance accrue des inspecteurs de l'environnement exercent une forte pression sur le fonctionnement des stations d'épuration. Il devient en effet de plus en plus difficile de traiter les eaux usées.
D'après les observations de l'auteur, la cause directe de la difficulté à atteindre la norme de rejet des eaux usées réside dans la présence générale de trois cercles vicieux dans les stations d'épuration de mon pays.
Le premier problème est le cercle vicieux d'une faible activité des boues (MLVSS/MLSS) et d'une forte concentration de boues ; le deuxième est le cercle vicieux selon lequel plus la quantité de produits chimiques utilisés pour l'élimination du phosphore est importante, plus la production de boues est élevée ; le troisième est le fonctionnement en surcharge à long terme des stations d'épuration, les équipements ne peuvent pas être révisés, fonctionnent avec des dysfonctionnements toute l'année, ce qui conduit à un cercle vicieux de réduction de la capacité de traitement des eaux usées.
#1
Le cercle vicieux d'une faible activité des boues et d'une forte concentration de boues
Le professeur Wang Hongchen a mené des recherches sur 467 stations d'épuration. Examinons les données relatives à l'activité et à la concentration des boues : parmi ces 467 stations, 61 % présentent un rapport MLVSS/MLSS inférieur à 0,5, et environ 30 % un rapport MLVSS/MLSS inférieur à 0,4.
La concentration en boues de 2/3 des stations d'épuration dépasse 4000 mg/L, la concentration en boues d'1/3 des stations d'épuration dépasse 6000 mg/L et la concentration en boues de 20 stations d'épuration dépasse 10000 mg/L.
Quelles sont les conséquences des conditions décrites ci-dessus (faible activité des boues, forte concentration de boues) ? Bien que de nombreux articles techniques analysent la situation en détail, en résumé, la conséquence est la suivante : le débit d’eau rejeté dépasse les normes.
Cela s'explique par deux aspects. D'une part, lorsque la concentration de boues est élevée, il est nécessaire d'augmenter l'aération afin d'éviter leur dépôt. Or, une aération accrue entraîne non seulement une augmentation de la consommation d'énergie, mais aussi une augmentation de la surface biologique. L'accroissement de l'oxygène dissous consomme alors la source de carbone nécessaire à la dénitrification, ce qui affecte directement l'efficacité de ce processus et l'élimination du phosphore par le système biologique, provoquant ainsi un excès d'azote et de phosphore.
En revanche, la forte concentration de boues provoque une montée de l'interface boue-eau, et les boues sont facilement entraînées par l'effluent du bassin de sédimentation secondaire, ce qui peut soit bloquer l'unité de traitement avancée, soit entraîner un dépassement des normes pour la DCO et les MES de l'effluent.
Après avoir évoqué les conséquences, parlons des raisons pour lesquelles la plupart des stations d'épuration rencontrent des problèmes de faible activité des boues et de forte concentration de boues.
En réalité, la forte concentration de boues est due à leur faible activité. Cette faible activité implique que, pour améliorer l'efficacité du traitement, il est nécessaire d'augmenter la concentration de boues. Cette faible activité est due à la présence d'une grande quantité de sable et de scories dans les eaux d'entrée. Ces scories pénètrent dans l'unité de traitement biologique et s'y accumulent progressivement, ce qui affecte l'activité des micro-organismes.
L'eau qui arrive contient beaucoup de scories et de sable. Cela s'explique d'une part par l'insuffisance des grilles de filtration, et d'autre part par le fait que plus de 90 % des stations d'épuration de mon pays ne sont pas équipées de bassins de décantation primaire.
Certains pourraient se demander pourquoi ne pas construire un bassin de sédimentation primaire. Cela est lié au réseau de canalisations. Dans mon pays, ce réseau présente des problèmes tels que des raccordements erronés, mixtes et manquants. De ce fait, la qualité des eaux usées à l'entrée des stations d'épuration présente généralement trois caractéristiques : une concentration élevée en matières en suspension (MES), une faible demande chimique en oxygène (DCO) et un faible rapport C/N.
La concentration en matières solides inorganiques dans l'eau brute est élevée, c'est-à-dire que la teneur en sable est relativement importante. Initialement, le bassin de décantation primaire permettait de réduire certaines substances inorganiques, mais comme la DCO de l'eau brute est relativement faible, la plupart des stations d'épuration renoncent à construire un bassin de décantation primaire.
En définitive, la faible activité des boues est un héritage des « installations lourdes et des réseaux légers ».
Nous avons indiqué qu'une forte concentration de boues et une faible activité entraînent un excès d'azote (N) et de phosphore (P) dans l'effluent. La plupart des stations d'épuration réagissent en ajoutant des sources de carbone et des floculants inorganiques. Cependant, l'ajout d'une grande quantité de sources de carbone externes accroît la consommation d'énergie, tandis que l'ajout d'une grande quantité de floculant produit une quantité importante de boues chimiques, ce qui augmente la concentration de boues et réduit encore leur activité, créant ainsi un cercle vicieux.
#2
Un cercle vicieux dans lequel plus la quantité de produits chimiques utilisés pour l'élimination du phosphore est importante, plus la production de boues est élevée.
L'utilisation de produits chimiques pour l'élimination du phosphore a augmenté la production de boues de 20 à 30 %, voire plus.
Le problème des boues est une préoccupation majeure des stations d'épuration depuis de nombreuses années, principalement parce qu'il n'existe aucune issue pour les boues, ou que l'issue est instable.
Cela entraîne un allongement de la durée de vie des boues, provoquant le phénomène de vieillissement des boues, et même des anomalies plus graves telles que le foisonnement des boues.
Les boues expansées présentent une mauvaise floculation. La perte d'effluent du bassin de sédimentation secondaire entraîne le colmatage de l'unité de traitement avancé, une réduction de l'efficacité du traitement et une augmentation du volume d'eau de lavage à contre-courant.
L'augmentation de la quantité d'eau de lavage à contre-courant entraînera deux conséquences : la première est de réduire l'efficacité du traitement de la section biochimique précédente.
Une grande quantité d'eau de lavage à contre-courant est renvoyée au bassin d'aération, ce qui réduit le temps de rétention hydraulique réel de la structure et diminue l'effet du traitement secondaire ;
La seconde consiste à réduire davantage l'effet de traitement de l'unité de traitement en profondeur.
Du fait qu'une grande quantité d'eau de lavage à contre-courant doit être renvoyée au système de filtration de traitement avancé, le débit de filtration augmente et la capacité de filtration réelle diminue.
L'efficacité globale du traitement se dégrade, ce qui risque d'entraîner un dépassement des normes pour le phosphore total et la DCO dans l'effluent. Afin d'éviter ce dépassement, la station d'épuration augmentera l'utilisation d'agents de déphosphoration, ce qui accroîtra encore la quantité de boues.
dans un cercle vicieux.
#3
Le cercle vicieux de la surcharge à long terme des stations d'épuration et de la réduction de leur capacité de traitement.
Le traitement des eaux usées dépend non seulement des personnes, mais aussi des équipements.
Les équipements de traitement des eaux usées sont depuis longtemps en première ligne. Faute d'entretien régulier, des problèmes surviennent tôt ou tard. Or, dans la plupart des cas, les réparations sont impossibles, car la moindre panne risque d'entraîner un dépassement des normes de rejet. Avec le système d'amendes journalières, ces réparations sont inabordables pour la plupart des usagers.
Parmi les 467 stations d'épuration urbaines étudiées par le professeur Wang Hongchen, environ deux tiers présentent des taux de charge hydraulique supérieurs à 80 %, environ un tiers supérieurs à 120 % et 5 stations d'épuration supérieurs à 150 %.
Lorsque le taux de charge hydraulique dépasse 80 %, à l'exception de quelques très grandes stations d'épuration, les stations d'épuration classiques ne peuvent pas interrompre l'alimentation en eau pour maintenance sous prétexte que les effluents sont conformes aux normes. De plus, il n'existe pas de réserve d'eau pour les aérateurs, l'aspiration du bassin de sédimentation secondaire et les racleurs. Les équipements situés en aval ne peuvent être entièrement révisés ou remplacés qu'après vidange.
Autrement dit, environ les deux tiers des stations d'épuration ne peuvent pas réparer leurs équipements tout en garantissant que les effluents respectent les normes.
D'après les recherches du professeur Wang Hongchen, la durée de vie des aérateurs est généralement de 4 à 6 ans, mais un quart des stations d'épuration n'ont procédé à aucun entretien de ventilation depuis six ans. Le racleur de boues, qui nécessite une vidange et des réparations, n'est généralement pas entretenu régulièrement.
L'équipement fonctionne de manière défaillante depuis longtemps et sa capacité de traitement des eaux se dégrade constamment. Afin de supporter la pression à la sortie, il est impossible de l'arrêter pour maintenance. Dans ce cercle vicieux, il y aura toujours un système de traitement des eaux usées au bord de la rupture.
#4
écrire à la fin
Suite à l'instauration de la protection de l'environnement comme politique nationale fondamentale, les domaines de la lutte contre la pollution de l'eau, du gaz, des déchets solides et des sols, entre autres, se sont rapidement développés. Parmi eux, le traitement des eaux usées occupe une place prépondérante. Cependant, son fonctionnement reste insuffisant et les stations d'épuration sont confrontées à des difficultés. Les problèmes liés au réseau de canalisations et à la gestion des boues constituent les deux principaux points faibles de l'industrie du traitement des eaux usées en Chine.
Et maintenant, il est temps de remédier aux lacunes.
Date de publication : 23 février 2022
